CN116307937A - 生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法及系统，涉及城市轨道交通工程碳中和及数字化领域，通过BIM软件二次开发实现对城市轨道交通工程碳中和数据的自动提取，大大的节省了人力，经过计算交付率，进一步提高了提取的数据的准确率；通过对城轨工程碳净排放量进行评估设计，并关联轨道交通工程碳中和数字化评估数据，使得城市轨道交通工程碳中和数字化评估与设计过程高度集成。本发明代替人工转化，整个过程包含了提取、计算、导入、评估、补偿的全流程，形成一套完备的运作系统，自动化程度高，使得评估与设计的效率和准确度均大幅提高，确保了工程设计质量，提高了针对碳中和指标下的数字化设计效率。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道交通工程碳中和及数字化领域，具体涉及生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法及系统。
背景技术
传统的城市轨道交通低碳评估与设计，存在多种弊端，在低碳评估时，往往通过人工计算形成纸质报告，不仅数字化程度低，而且评估结果与实际存在一定差距；在评估与设计关联协同的方式上，数据关联性差，且存在大量的潜在信息冲突风险，冗余信息量大，且存在大量的人工调整，使得数据的整体可靠性降低。因此，在城市轨道交通碳中和评估和设计领域中，如何实现碳中和数字化评估，减少人工参与造成的误差，实现评估数据与设计的互动及关联，提高设计系统的自动化程度，提高设计效率，成为本领域中亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法及系统，通过城市轨道交通工程碳中和数字化评估与设计过程高度集成，实现了碳中和数字化审查与评估。利用工程的BIM设计成果，将工程碳中和相关数据进行数字化评估，避免人工进行比选的不客观性与随意性，并与设计协同形成完备的评估、设计系统。在本发明提供的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法及系统，可以很好地实现碳中和数字化评估与设计的互动关联，使得设计与评估的工作更自动化，降低工作的繁琐程度
为实现上述目的，本发明提供了生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，包括：
S1：数据采集：采集城轨工程碳中和数据；
S2：计算数字化交付率：根据所述城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，若所述数字化交付率小于等于90%，则回到S1，重新采集城轨工程碳中和数据，若所述数字化交付率大于90%，则进入S3；
S3：计算碳净排放量：根据所述城轨工程碳中和数据，计算城轨工程碳净排放量；
S4：计算评估程度值：根据所述城轨工程碳净排放量与城轨工程周围环境中建筑碳净排放量计算城轨工程碳中和评估程度值；
S5：评估设计：根据所述城轨工程碳中和评估程度值判断城轨工程是否达到碳中和标准，若城轨工程碳中和评估程度值大于1，则城轨工程未达到碳中和标准，则对城轨工程进行碳中和补偿设计处理，若城轨工程碳中和评估程度值小于等于1，则城轨工程达到碳中和标准。
进一步的，所述S1中，所述城轨工程碳中和数据包括化石燃料碳排放量、电力碳排放量、热力碳排放量、冷量碳排放量、植被类型、种植面积。
进一步的，所述S2中，城轨工程碳中和数字化交付率U的计算式如下：
其中，
J符合为符合数据信息评估标准的信息的数量，
J总为应交付的数据信息的总数量。
进一步的，所述数据信息评估标准为：当所述城轨工程碳中和数据完整、单位正确、数据精度一致时，则城轨工程碳中和数据符合数据信息评估标准。
进一步的，所述S3中，城轨工程碳净排放量H净的计算式如下：
H净=G总-H植被 （2）
G总=G燃料+G电力+G热力+G冷量 （3）
H植被=T*S植被 （4）
其中，
G总为城轨工程运行碳排放总量，
H植被为城轨工程绿化碳汇量，
G燃料为化石燃料碳排放量，
G电力为电力碳排放量，
G热力为热力碳排放量，
G冷量为冷量碳排放量，
S植被为城轨工程中植被种植面积，
T为城轨工程中植被的单位面积单位时间固碳量。
进一步的，所述S4中，城轨工程碳中和评估程度值P的计算式如下：
其中，
H净为城轨工程碳净排放量，
Hk为城轨工程周围环境中建筑碳净排放量。
进一步的，所述S5中补偿设计处理具体为：将城轨工程的植被种植面积增加10%，且增加的植被与城轨工程中其他植被相连，若补偿后城轨工程达到碳中和标准，或者增加的植被无法与城轨工程中其他植被相连，则结束补偿设计。
进一步的，所述补偿后的碳中和评估程度值P1的计算式如下：
其中，
H1为城轨工程补偿碳净排放量，
Hk为城轨工程周围环境中建筑碳净排放量，
Ti为城轨工程中植被单位面积固碳量，
Si为城轨工程中植被初始种植面积，
N为补偿次数。
生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同系统，使用如上任一项所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，包括：
数据采集模块：采集城轨工程碳中和数据；
数字化交付率计算模块：与数据采集模块连接，根据所述数据采集模块获取的城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，若所述数字化交付率小于等于90%，则回到数据采集模块，重新采集城轨工程碳中和数据，若所述数字化交付率大于90%，则进入碳净排放量计算模块；
碳净排放量计算模块：与数据采集模块和数字化交付率计算模块连接，根据所述城轨工程碳中和数据，计算城轨工程碳净排放量；
评估程度值计算模块：与碳净排放量计算模块连接，利用所述碳净排放量计算模块得到的城轨工程碳净排放量与城轨工程周围环境中建筑碳净排放量计算城轨工程碳中和评估程度值；
评估设计模块：与评估程度值计算模块连接，根据评估程度值计算模块得到的城轨工程碳中和评估程度值判断城轨工程是否达到碳中和标准，若城轨工程碳中和评估程度值大于1，则城轨工程未达到碳中和标准，则对城轨工程进行碳中和补偿设计处理，若城轨工程碳中和评估程度值小于等于1，则城轨工程达到碳中和标准。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
其一，通过BIM软件二次开发，编程实现对城市轨道交通工程碳中和数据的自动提取，大大的节省了人力，经过交付率的计算，进一步提高了提取的数据的准确率；
其二，根据城市轨道交通工程碳中和数据计算得到城轨工程碳净排放量，并进行评估，可直观的体现本次城轨工程碳中和设计是否符合要求，对不符合要求的设计进行补偿设计，最终使得城轨工程的设计满足要求，本发明代替人工转化，整个过程包含了提取、计算、导入、评估、补偿的全流程，形成一套完备的运作系统，自动化程度高，城市轨道交通工程碳中和数字化评估与设计的效率和准确度均大幅提高；
其三，本发明实现评估结果与设计协同关联，为实现城市轨道交通智能化设计奠定了基础。
附图说明
图1是生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法的流程图；
图2是生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
广义的生产性城轨工程可以理解为生产或生活中多功能兼备且具有明显的物质产出的城市轨道交通工程建设、运营形式。也可以理解为是一种能与生态系统相协调的绿色可持续的城市轨道交通工程建设、运营模式。
本发明公开了生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法及系统，涉及城市轨道交通工程碳中和及数字化领域，通过BIM软件二次开发实现对城市轨道交通工程碳中和数据的自动提取，大大的节省了人力，经过交付率的计算，进一步提高了提取的数据的准确率；通过对城轨工程碳净排放量进行评估设计，通过关联轨道交通工程碳中和数字化评估数据，使得城市轨道交通工程碳中和数字化评估与设计过程高度集成。本发明代替人工转化，整个过程包含了提取、计算、导入、评估、补偿的全流程，形成一套完备的运作系统，自动化程度高，使得评估与设计的效率和准确度均大幅提高，确保了工程设计质量，提高了针对碳中和指标下的数字化设计效率。
实施例1：
本发明提供了生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法 ，如图1所示，包括：
S1：数据采集：采集城轨工程碳中和数据。
对城轨工程碳中和数据的采集，本发明通过BIM软件二次开发，编程实现对各个数据的采集，城轨工程碳中和数据包括化石燃料碳排放量、电力碳排放量、热力碳排放量、冷量碳排放量、植被类型、种植面积。其中，化石燃料碳排放量G燃料、电力碳排放量G电力、热力碳排放量G热力、冷量碳排放量G冷量均为城轨工程设计中的参数，可直接通过工程数据进行提取。
S2：计算数字化交付率：根据所述城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，若所述数字化交付率小于等于90%，则回到S1，重新采集城轨工程碳中和数据，若所述数字化交付率大于90%，则进入S3。
在对数字化交付率进行判定前，可先判断所述城轨工程碳中和数据是否满足数据信息评估标准，若是，则根据所述城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，否则，对城轨工程碳中和数据进行补充处理后，再计算城轨工程碳中和数字化交付率。
数据信息评估标准为：当所述城轨工程碳中和数据完整、单位正确、数据精度一致时，则所述城轨工程碳中和数据符合数据信息评估标准。
S3：计算碳净排放量：根据所述城轨工程碳中和数据 ，计算城轨工程碳净排放量。
城轨工程碳中和数字化交付率U的计算式如下：
其中，
J符合为符合数据信息评估标准的信息的数量，
J总为应交付的数据信息的总数量。
通过BIM二次开发模块，根据提取的碳中和指标数据，利用碳中和计算模块计算城轨工程碳净排放量H净，包括工程运行的碳排放总量G总、绿化碳汇量H植被、城轨工程净排放量H净。城轨工程碳净排放量H净的计算式如下：
H净=G总-H植被 （2）
G总=G燃料+G电力+G热力+G冷量 （3）
H植被=T*S植被 （4）
其中，
G总为城轨工程运行碳排放总量，
H植被为城轨工程绿化碳汇量，
G燃料为化石燃料碳排放量，
G电力为电力碳排放量，
G热力为热力碳排放量，
G冷量为冷量碳排放量，
S植被为城轨工程中植被种植面积，
T为城轨工程中植被的单位面积单位时间固碳量。
S4：计算评估程度值：利用所述城轨工程碳净排放量与城轨工程周围环境中建筑碳净排放量计算城轨工程碳中和评估程度值。
城轨工程碳中和评估程度值P的计算式如下：
其中，
H净为城轨工程碳净排放量，
Hk为城轨工程周围环境中建筑碳净排放量。城轨工程周围环境中建筑碳净排放量Hk可通过向有关部门获取，如城建部门等。
S5：评估设计：根据所述城轨工程碳中和评估程度值判断城轨工程是否达到碳中和标准，若城轨工程碳中和评估程度值大于1，则城轨工程未达到碳中和标准，则对城轨工程进行碳中和补偿设计处理，若城轨工程碳中和评估程度值小于等于1，则城轨工程达到碳中和标准。
S5中补偿设计处理具体为：将城轨工程的植被种植面积增加10%，且增加的植被与城轨工程中其他植被相连，若补偿后城轨工程达到碳中和标准，或者增加的植被无法与城轨工程中其他植被相连，则结束补偿设计。
城轨工程碳中和补偿评估程度值P1的计算式如下：
其中，
H1为城轨工程补偿碳净排放量，
Hk为城轨工程周围环境中建筑碳净排放量，
Ti为城轨工程中植被单位面积固碳量，
Si为城轨工程中植被初始种植面积，
N为补偿次数。
每次补偿的植被位置的选择，必须与现有植被连接，不可独立存在，此要求是为了实现城轨工程设计的合理化。
本实施例中，生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，城轨工程中植被种植面积的增长方式在二维总平面标高中进行。城轨工程中植被种植面积的增长面积为(Xyx- Xzx)*( Yzs- Yzx)，(Xyx- Xzx)*(Yzs- Yzx)，坐标点不能与城轨工程碳中和的BIM模型中任一构件的坐标点重合，即城轨工程中植被种植面积的条件如下：
S_BORDER={Yzx>=min_low&&Yzs<=max_up&&Xzx>=min_left&&Xys<=max_right}
本实施例中，生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，当判断所述城轨工程碳中和补偿评估程度值是否大于1后，利用特定颜色标记评估数值大于1的BIM模型中的几何和非几何信息，颜色采用RGB（RV,GV,BV）颜色分类方法，R值越高，说明不达标程度越高。
本实施例中，生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，在实际应用中的审查数据体系采用统一的编码标示，以便同类型数据在系统间存入和读取，同时为保证数据参数满足所有系统的独立和协同使用，参数类型的分类和录入采用统一存储的方式，所有参数数据，具体编码标识码、参数类型如下：
| 序号 | 参数缩写 | 参数类型 | 编码标示码 | 获取方式 |
| 1 | G燃料 | 化石燃料碳排放量 | 103-11 40 20 10 | 提取 |
| 2 | G电力 | 电力碳排放量 | 103-11 40 20 20 | 提取 |
| 3 | G热力 | 热力碳排放量 | 103-11 40 20 30 | 提取 |
| 4 | G冷量 | 冷量碳排放量 | 103-11 40 20 40 | 提取 |
| 5 | S植被 | 城轨工程中植被种植面积 | 103-11 40 20 50 | 提取 |
| 6 | Ti | 第i种植被单位面积单位时间的固碳量 | 103-11 40 20 70 | 提取 |
| 7 | S植被i | 第i种植被种植面积 | 103-11 40 20 80 | 提取 |
| 8 | H净 | 城轨工程碳净排放量 | 103-12 40 20 10 | 计算 |
| 9 | G总 | 城轨工程运行碳排放总量 | 103-12 40 20 20 | 计算 |
| 10 | H植被 | 城轨工程绿化碳汇量 | 103-12 40 20 30 | 计算 |
实施例2：
本发明提供了生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同系统 ，如图2所示，包括：
数据采集模块：采集城轨工程碳中和数据；
数字化交付率计算模块：与数据采集模块连接，根据所述数据采集模块获取的城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，若所述数字化交付率小于等于90%，则回到数据采集模块，重新采集城轨工程碳中和数据，若所述数字化交付率大于90%，则进入碳净排放量计算模块；
碳净排放量计算模块：与数据采集模块和数字化交付率计算模块连接，根据所述城轨工程碳中和数据 ，计算城轨工程碳净排放量；
评估程度值计算模块：与碳净排放量计算模块连接，利用所述碳净排放量计算模块得到的城轨工程碳净排放量与城轨工程周围环境中建筑碳净排放量计算城轨工程碳中和评估程度值；
评估设计模块：与评估程度值计算模块连接，根据评估程度值计算模块得到的城轨工程碳中和评估程度值判断城轨工程是否达到碳中和标准，若城轨工程碳中和评估程度值大于1，则城轨工程未达到碳中和标准，则对城轨工程进行碳中和补偿设计处理，若城轨工程碳中和评估程度值小于等于1，则城轨工程达到碳中和标准。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，包括：
S1：数据采集：采集城轨工程碳中和数据；
S2：计算数字化交付率：根据所述城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，若所述数字化交付率小于等于90%，则回到S1，重新采集城轨工程碳中和数据，若所述数字化交付率大于90%，则进入S3；
S3：计算碳净排放量：根据所述城轨工程碳中和数据，计算城轨工程碳净排放量；
S4：计算评估程度值：根据所述城轨工程碳净排放量与城轨工程周围环境中建筑碳净排放量计算城轨工程碳中和评估程度值；
S5：评估设计：根据所述城轨工程碳中和评估程度值判断城轨工程是否达到碳中和标准，若城轨工程碳中和评估程度值大于1，则城轨工程未达到碳中和标准，则对城轨工程进行碳中和补偿设计处理，若城轨工程碳中和评估程度值小于等于1，则城轨工程达到碳中和标准。
2.如权利要求1所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述S1中，所述城轨工程碳中和数据包括化石燃料碳排放量、电力碳排放量、热力碳排放量、冷量碳排放量、植被类型、种植面积。
3.如权利要求1所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述S2中，城轨工程碳中和数字化交付率U的计算式如下：
其中，
J符合为符合数据信息评估标准的信息的数量，
J总为应交付的数据信息的总数量。
4.如权利要求3所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述数据信息评估标准为：当所述城轨工程碳中和数据完整、单位正确、数据精度一致时，则城轨工程碳中和数据符合数据信息评估标准。
5.如权利要求1所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述S3中，城轨工程碳净排放量H净的计算式如下：
H净=G总-H植被 （2）
G总=G燃料+G电力+G热力+G冷量 （3）
H植被=T*S植被 （4）
其中，
G总为城轨工程运行碳排放总量，
H植被为城轨工程绿化碳汇量，
G燃料为化石燃料碳排放量，
G电力为电力碳排放量，
G热力为热力碳排放量，
G冷量为冷量碳排放量，
S植被为城轨工程中植被种植面积，
T为城轨工程中植被的单位面积单位时间固碳量。
6.如权利要求5所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述S4中，城轨工程碳中和评估程度值P的计算式如下：
其中，
H净为城轨工程碳净排放量，
Hk为城轨工程周围环境中建筑碳净排放量。
7.如权利要求1所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述S5中补偿设计处理具体为：将城轨工程的植被种植面积增加10%，且增加的植被与城轨工程中其他植被相连，若补偿后城轨工程达到碳中和标准，或者增加的植被无法与城轨工程中其他植被相连，则结束补偿设计。
8.如权利要求7所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，所述补偿后的碳中和评估程度值P1的计算式如下：
其中，
H1为城轨工程补偿碳净排放量，
Hk为城轨工程周围环境中建筑碳净排放量，
Ti为周围环境中植被单位面积固碳量，
Si为周围环境中植被初始种植面积，
N为补偿次数。
9.生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同系统，使用如权利要求1-8任一项所述的生产性城轨工程碳中和数字化评估与设计协同方法，其特征在于，包括：
数据采集模块：采集城轨工程碳中和数据；
数字化交付率计算模块：与数据采集模块连接，根据所述数据采集模块获取的城轨工程碳中和数据计算城轨工程碳中和数字化交付率，若所述数字化交付率小于等于90%，则回到数据采集模块，重新采集城轨工程碳中和数据，若所述数字化交付率大于90%，则进入碳净排放量计算模块；
碳净排放量计算模块：与数据采集模块和数字化交付率计算模块连接，根据所述城轨工程碳中和数据，计算城轨工程碳净排放量；
评估程度值计算模块：与碳净排放量计算模块连接，利用所述碳净排放量计算模块得到的城轨工程碳净排放量与城轨工程周围环境中建筑碳净排放量计算城轨工程碳中和评估程度值；
评估设计模块：与评估程度值计算模块连接，根据评估程度值计算模块得到的城轨工程碳中和评估程度值判断城轨工程是否达到碳中和标准，若城轨工程碳中和评估程度值大于1，则城轨工程未达到碳中和标准，则对城轨工程进行碳中和补偿设计处理，若城轨工程碳中和评估程度值小于等于1，则城轨工程达到碳中和标准。
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